吳 林

（1、合肥工業(yè)大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院，安徽 合肥 230000 2、安徽六安職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽 六安 237000）

1 問題調(diào)查

某批次486汽油機(jī)缸體前端主油道入口發(fā)現(xiàn)大面積堵塞(最高堵塞一半多),需驗證已裝機(jī)缸體的潤滑系工作特性能否滿足要求。調(diào)查發(fā)現(xiàn)：堵塞處機(jī)油泵殼體和缸體相應(yīng)位置均比前一段油道深，在不堵塞的情況下;該處截面積比前段大。原因是該處機(jī)油轉(zhuǎn)向發(fā)生90°變化，加大該處容積能起到一定的蓄壓穩(wěn)壓作用，實際上整個主油道通流面積的設(shè)計也是超過剛好流量所需的值，主要考慮加大換熱、保持層流、蓄壓穩(wěn)壓的作用。

2 、通流面積幾何計算

現(xiàn)假設(shè)堵塞處與其前面一段主油道截面積一致，即保留通流能力的前提下，則調(diào)查數(shù)據(jù)與幾何計算如下圖：

實際的前端主油道入口槽只是近似矩形，但略加思考可知上述圖中的處理只會加嚴(yán)可允許堵塞面積計算值，故可采用。此外，緊挨堵塞處前端還有一個給第一擋主軸瓦供油的斜油道，考慮其一定比例的分油作用，表明上述可允許堵塞面積的計算值是很嚴(yán)格可以信任的，甚至可以略放寬。

3 層流保證能力計算

前端主油道入口槽按S=195.17(當(dāng)量直徑14)計算,再考慮機(jī)濾器的壓力損失和流動阻力,計算怠速機(jī)油流速約0.24m/s，6000rpm時流速約2.12m/s，查取機(jī)油粘度，計算雷諾數(shù)怠速為258.5,6000rpm為2283(油溫按90℃),又根據(jù)相對粗糙度約1/46選取尼古拉斯層流臨界雷諾數(shù)2320,可見均為層流狀態(tài)。實際駕駛時發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速很少超過4500rpm,機(jī)油流量約25L/min,據(jù)此建立三元一次方程組計算層流臨界雷諾數(shù)2320所允許下的最小通流當(dāng)量直徑為13.775，油槽寬度14.5不變，則最小總深度為13.11，由此計算缸體前端主油道入口最大可允許堵塞面積所占百分比為：

Sd=1－(13.11-4.56)/14.2=39.8%

前端主油道入口油槽內(nèi)不發(fā)生紊流情況下,堵塞處的節(jié)流效應(yīng)對下游作用距離有效,經(jīng)過3～4倍當(dāng)量直徑(第二檔主軸承前)可恢復(fù)層流,而第一檔主軸承不由主油道供油。

4 機(jī)油壓力&溫度特性對比分析

4.1 性能臺架試驗：在1000/2000/3000/4000rpm，測量缸體前端主油道入口有堵塞（60%左右）和無堵塞的兩臺發(fā)動機(jī)，在不同機(jī)油溫度40～100℃（每個轉(zhuǎn)速試驗前，停機(jī)冷卻發(fā)動機(jī)，使機(jī)油溫度降到40度附近再開始運行，負(fù)荷由小到大加載，使油溫升高，按方案每個轉(zhuǎn)速測量8個點。，間隔10℃）的機(jī)油壓力，對比其特性曲線，如下圖2～圖5：

有堵塞和無堵塞機(jī)在1000/2000rpm機(jī)油壓力&溫度特性曲線吻合度較好，3000rpm以上有堵塞機(jī)反而比無堵塞機(jī)機(jī)油壓力要高。

在性能臺架，另進(jìn)行了20小時100℃高機(jī)油溫強(qiáng)化試驗，拆解發(fā)現(xiàn)各運動副工作良好，沒有出現(xiàn)缺油現(xiàn)象。

4.2 出廠試驗：對比統(tǒng)計了有堵塞和無堵塞兩種缸體的發(fā)動機(jī)各63臺出廠試驗數(shù)據(jù)，對比各工況機(jī)油溫度基本相同，出廠試驗對于單臺發(fā)動機(jī)而言，精度是不夠的，但大量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析可以反映變化趨勢。

冷機(jī)怠速時，有堵塞機(jī)機(jī)油壓力一致性較好，平均值略低于無堵塞機(jī)，但都符合要求；

2000rpm時，有堵塞機(jī)機(jī)油壓力一致性相對較好，平均值仍略低于無堵塞機(jī)，但都符合要求；

3000rpm時，有堵塞機(jī)機(jī)油壓力一致性相對略差，平均值略高于無堵塞機(jī)，也都符合要求。

性能臺架試驗和出廠試驗得到的信息有相似之處：中低速兩者機(jī)油壓力與溫度特性比較接近，高速時缸體前端主油道入口有堵塞的機(jī)子所測機(jī)油壓力反而都有相對偏高的趨勢，這與測量取點位置是有關(guān)系的。

從上述油道示意圖上可以看出，前端主油道入口有堵塞的缸體，由于堵塞處節(jié)流作用第一檔主軸承前靜壓增大，分得的潤滑油將會增多，由于出流流速增加使得流動雷諾數(shù)和缸體油道后端壁面反射增強(qiáng)，測壓點處機(jī)油壓力在發(fā)動機(jī)3000rpm以上高速段出現(xiàn)上升就成為可能了。

5 綜合結(jié)論

根據(jù)計算和對比試驗分析情況，可認(rèn)為堵塞面積40%以下的風(fēng)險極小，40～60%的存在一定的風(fēng)險。來自機(jī)油壓力不足的風(fēng)險較小，主要是各檔主軸承分油量出現(xiàn)差異，另外堵塞處加工面薄而鋒利，在交變油壓特別是機(jī)油長期使用酸化后，容易腐蝕剝離該處鑄鐵，產(chǎn)生的微粒不能被機(jī)濾器過濾，有造成運動副磨粒磨損的風(fēng)險。此類缸體發(fā)動機(jī)必須按要求更換機(jī)油，防止酸化。

[1]北內(nèi)集團(tuán).缸體主油道清洗機(jī)投產(chǎn).北京工業(yè)年鑒，1996-01-01.